基于數(shù)值模擬的單轉子葉片結構對小型軸流風扇性能的影響.pdf

1、小型軸流風扇是目前電子產品的主要散熱設備，其性能直接決定電子產品的運行狀況和使用壽命。隨著電子產品向集成化、大功率化方向發(fā)展，散熱需求日益增大，小型軸流風扇的通風性能和噪聲性能越來越引起人們的重視。因此，非常有必要對小型軸流風扇進行結構優(yōu)化，并開展對其靜特性、氣動噪聲和內部流動特性的分析研究。
　　本文以5葉片單轉子小型軸流風扇為原型，通過改進單轉子葉片結構分別設計出具有不同最大調制角位移的不等節(jié)距風扇和具有不同進口導葉出口角的進

2、口導葉風扇。基于流場計算，在滿足靜特性要求的前提下選出降噪效果最好的不等節(jié)距風扇和進口導葉風扇，分別記作模型1和模型2，對比分析了原型、模型1和原型、模型2的靜特性、氣動噪聲和內部流動特性，完成了原型、模型1、模型2靜特性和噪聲的實驗測試。論文的主要內容及成果如下:
　　(1)以5葉片單轉子小型軸流風扇為原型，根據(jù)葉片角度調制法設計出13種具有不同最大調制角位移的不等節(jié)距風扇，根據(jù)進口導葉的設計要求設計出4種具有不同進口導葉出口角

3、的進口導葉風扇;簡述本文采用的數(shù)值模擬方法。
　　(2)數(shù)值模擬的結果顯示:在額定工況下，最大調制角位移等于6°的不等節(jié)距風扇和進口導葉出口角等于60°的進口導葉風扇在滿足靜特性要求的前提下具有最優(yōu)的降噪效果，分別記作模型1和模型2。相比于原型，模型1的靜特性基本保持不變，而模型2的靜特性得到明顯提升。
　　(3)流場的研究結果顯示:近場的噪聲以離散噪聲為主，主要由總壓脈動引起，模型1和模型2均可以降低原型的近場離散噪聲;遠

4、場的噪聲以寬頻噪聲為主，與流場的渦量分布、渦量變化等因素有關，兩種單轉子葉片結構對原型的遠場寬頻噪聲影響很小。
　　(4)在風洞實驗臺上完成了原型、模型1和模型2的靜特性實驗。實驗結果顯示:數(shù)值模擬具有可靠性，最大調制角位移為6°的不等節(jié)距葉片沒有明顯改變原型的靜特性，而安裝出口角為60°的進口導葉將原型在額定工況下的靜壓提升了1.8Pa。
　　(5)在半消聲室中完成了原型、模型1和模型2的噪聲測試。實驗結果顯示:相比于原型

5、，模型1和模型2在風扇下游軸向上的最大降噪均位于距離風扇100mm的測試點，降噪分別達到1.5dB和1.2dB;對于距離風扇大于等于400mm的軸向測試點，優(yōu)化模型的噪聲與原型基本保持一致。
　　綜上所述，合理選擇單轉子小型軸流風扇葉片的不等節(jié)距分布方式可以在靜特性基本保持不變的前提下降低近場的離散噪聲，而安裝具有適宜出口角的進口導葉不僅可以明顯提升單轉子小型軸流風扇的靜特性，還能降低近場的離散噪聲，改善內部流動特性。本文將對高靜